DE2735107C2 - Verbrennungsofen für Abfälle - Google Patents
Verbrennungsofen für AbfälleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsofen für Abfälle mit einem zentralen Schacht zur
Aufnahme der Abfälle, einer unterhalb des Schachtes angeordneten Brennkammer, wobei der Übergang
zwischen dem zentralen Schacht und der Brennkammer als Engstelle derart ausgebildet ist, daß die Abfälle zur
Trocknung und Entgasung oberhalb der Engstelle im zentralen Schacht verbleiben, wobei Frischluftzuführungen
im unteren Teil des Schachtes oberhalb der Engstelle sowie an der Engstelle münden und wobei die
in der Brennkammer gebildeten Rauchgase über Austrittsöffnungen im Abzugsraum der Brennkammer
in einem Rauchabzug geführt sind, wobei die Engstelle derart ausgebildet ist, daß die aus dem Schacht nach
unten abgezogenen Gase durch die Engstelle in die einen verschlossenen Boden aufweisende Brennkammer
geführt werden, wobei ferner der Abzugsraum so ausgebildet ist, daß er den zentralen Schacht umschließt
und wobei in dem Schacht eine Einrichtung zur Bewegung der Abfälle vorgesehen ist, gemäß Patent
04 409.
Aus der GB-PS 13 65 125 ist ein Verbrennungsofen für Abfälle bekannt, der einen zentralen Schacht zur
Aufnahme der Abfälle und eine unterhalb des Schachtes angeordnete, einen verschlossenen Boden aufweisende
Brennkammer mit in dem sich unmittelbar an den Schacht anschließenden Teil der Brennkammer vorgesehenen
Frischluftzuführungen aufweist. Bei diesem bekannten Verbrennungsofen ist der Übergang zwischen
dem zentralen Schacht und der Brennkammer als Engstelle ausgebildet, und die in der Brennkammer
gebildeten Rauchgase werden über Austrittsöffnungen im Abzugsraum der Brennkammer zu einem R; uchab-
zug geführL Dabei befindet sich an der Übergangsstelle zwischen zentralem Schacht und der Brennkammer ein
Rostelement, durch dessen Anordnung an der Übergangsstelle hinsichtlich des Abfallmaterials insofern
eine Engstelle gebildet wird, als oberhalb des Rostelementes die Abfallmaterialien gestaut werden und die
Abfallniaterialien, ausgehend von dem Rostelement, in
eine Schüttung auslaufen. Hinsichtlich der Gase ist bei dem bekannten Verbrennungsofen, da das Rostelement
für Gase durchlässig ist, jedoch keine Engstelle vorhanden.
Dieser bekannte Verbrennungsofen ist für die Durchführung eines Verfahrens vorgesehen, bei dem die
Abfälle in dem zentralen Schacht gestaut, durch Erhitzen getrocknet und entgast werden und bei dem
die bei der Trocknung und Entgasung gebildeten Abgase in der Brennkammer unter Zufuhr von
Frischluft verbrannt werden. Dabei werden sowohl die von unten durch das Rostelement geführte Frischluft als
auch die oberhalb der Engstelle in den Schacht
jo eingeleitete Frischluft nach oben in die Abf2llsäule geführt sowie die in der Abfallsäule gebildeten Abgase
nach oben abgesaugt und gesonderten Einrichtungen zur Aufarbeitung der Abgase zugeleitet. Bei dieser
Ausbildung des bekannten Verbrennungsofens ist es jedoch nicht möglich, die Verbrennung der Abfälle so zu
steuern, daß die im Abfallmaterial enthaltene Wärmeenergie zur Verbrennung von Abfällen üblicher
Zusammensetzung hinreicht. Vielmehr ist es bei der bekannten Einrichtung erforderlich zusätzliche in die
Wandung der Brennkammer angeordnete Brenner zu verwenden, durch die Fremdbrennstoff in die Brennkammer
eingeleitet wird.
Demgegenüber ist der Verbrennungsofen gemäß dem Hauptpatent 26 04 409 zur Durchführung des in dem
Hauptpatent ebenfalls angegebenen Verfahrens vorgesehen, das sich von dem bekannten Verfahren darin
unterscheidet, daß die Abfälle in dem Schacht unter Luftabschluß erhitzt werden, daß den erhitzten Abfällen
und den bei der Erhitzung der Abfälle gebildeten
μ Abgasen vor der Engstelle aufgeheizte Frischluft im
unterstöchiometrischen Mengenverhältnis zugeführt wird, daß die Abgase nach unten durch die Engstelle
abgezogen werden und daß den Abgasen und den entgasten Abfällen zu deren gemeinsamen Verbrennung
an der Engstelle weitere Frischluft zugeführt wird, so daß durch die Engstelle im wesentlichen nur
Ascheteile nach unten in die Brennkammer gelangen.
Bei dem Verbrennungsofen gemäß dem Hauptpatent 26 04 409 werden somit die Abfälle im oberen Teil des
bo zentralen Schachtes zunächst unter Luftabschluß
erhitzt, was eine Trocknung und Entgasung der Abfälle und somit eine thermische Zersetzung der Abfälle zur
Folge hat. Um dies auf eine möglichst wirtschaftliche Weise zu erreichen, münden bei dem Verbrennungsofen
h5 gemäß dem Hauptpatent die Ableitungen für die
Rauchgase in einen Abzugsraum, der den zentralen Schacht umschließt. Die Abwärme des exothermen, im
unteren Teil des Schachtes sowie in der Brennkammer
verlaufenden Verbrennungsvorganges wird dadurch über kurze Wärmeleitwege den im Schacht befindlichen
Abfällen zur Durchführung der endothermen Trocknung und Entgasung zugeführt. Dadurch, daß die
Abgase nach unten abgezogen werden, werden auch die bei der Trocknung und Entgasung gebildeten Schwelgase
in Richtung des ansteigenden Temperaturgradienten weitergeleitet. Das hat zur Folge, daß die Schwelgase in
der steigenden Hitze zu kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen aufgecrackt werden, die sodann im
nachfolgenden Verbrennungsschritt leicht und vollständig — ohne teerhaltige Rückstände zu hinterlassen —
verbrannt werden.
Durch die oberhalb der Engstelle in den zentralen Schacht mündenden Frischluftzuführungen wird den
Abfällen Frischluft im unterstöchiometrischen Mengenverhältnis zugeführt, wobei gegebenenfalls — falls das
Abfallmaterial nicht genügend Feuchtigkeit enthält — der Frischluft Wasserdampf oder Wasser zugegeben
wird. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, die zur Erzeugung von brennbaren Gasen erwünschte Wassergasreaktion
herbeizuführen. Da die entstehenden Gase dabei nach unten durch die Engstelle abgezogen
werden, bildet sich im Bereich zwischen den Frischluftzuführungen oberhalb der Engstelle und der Engstelle
selbst ein Glutbett aus, in dem sowohl der exotherme Prozeß der Verbrennung als auch — durch den
exothermen Vorgang verstärkt — der endotherme Prozeß der Entgasung, insbesondere aber der der
Vergasung des Abfallmaterials, ablaufen. Dadurch wird jo
einerseits eine Volumenreduzierung und Versprödung des Abfallmaterials erzielt, was den Zugang des
Materials zu der Engstelle erleichtert. Andererseits wird durch die im Glutbett ablaufenden Vorgänge eine
Verkokung des Abfallmaterials erreicht und das Material somit in eine homogene Form übergeführt.
Kleinere Koksstücke, die auf den Boden der Brennkammer fallen, werden durch die nach unten strömenden
sauerstoffhaltigen Abgase vollständig ausgebrannt.
Mittels des Verbrennungsofens gemäß dem Hauptpatent 26 04 409 wird somit auch bei ungleichmäßiger
Beschickung mit Abfällen eine gleichmäßige Verbrennung der Abfälle erzielt und zugleich auf einfache und
wirtschaftliche Weise unter Deckung des Wärmebedarfs aus dem Wärmeinhalt der Abfälle die zur
Verbrennung der Abfälle erforderliche Temperatur ständig aufrechterhalten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Verbrennungsofen gemäß dem Hauptpatent so weiterzuentwickeln, daß die
Vorteile des Verbrennungsofens erhalten bleiben und dabei zusätzlich ein Schmelzen der als Rückstand
verbleibenden Schlacke möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß unterhalb der Übergangsstelle zwischen dem zentralen
Schacht und der Brennkammer eine Leitvorrichtung vorgesehen ist, die als Zwischenwand von der
Übergangsstelle ausgehend so ausgebildet ist, daß die Brennkammer in einen 'innenliegenden Abwärtsströmteil
und einen außenliegenden, zugleich dun unteren Teil des Abzugsraumes bildenden Raum unterteilt ist, daß bo
ein Abzug für schmelzende Schlacke vorhanden ist und daß weitere Frischluftzuführungen im Bereich des
unteren Teils des Abzugsraumes münden.
Dadurch, daß die Brennkammer in einen Abwärtsströmteil und einen außenliegenden Raum unterteilt ist, (,■>
wird die Verbrennung in dem von dem Abwärtsströmteil umschlossener, Teil ά?τ Brennkammer, insbesondere
aber im Bereich der Erigstelle, intensiviert. Es sind daher im Bereich der Engütelle Temperaluren um etwa
15000C erreichbar, die zum Schmelzen der Schlacke
führen. Dabei erstreckt sich diese heiße Terriperaturüone,
da die heißen Gase durch das Abwärtsströmteil nach unten auf den Boden der Brennkammer gerichtet sind,
auch auf den unteren Teil der Brennkammer, so daß die Asche auch auf dem Boden der Brennkammer in eine
Schmelze übergeführt wird. Von dort aus gelangt sie über zumindest einen im Boden der Brennkammer
zweckmäßigerweise vorgesehenen Ablauf aus dem Verbrennungsofen.
Durch die Zugabe weiterer Frischluft in den Bereich des unteren Teils des Abzugsraums, in den die Abgase
nach Verlassen des Abwärtsströmteils gelangen, findet hier die endgültige Verbrennung der Abgase statt.
Dabei wird durch die Zugabe der Frischluft zugleich die Temperatur der Abgase auf etwa 10000C gesenkt.
Ein Ausführungsbeispiel des Verbrennungsofens gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestelk und wird im folgenden näher erläutert:
Wie aus der Zeichnung ersic" =.iich ist, is1, zur
Aufnahme der Abfäiie ein zentral» r Schacht 1
vorgesehen, an den sich eine Brennkammer 2 unmittelbar anschließt. Der zentrale Schacht 1 wird in seinem
unteren Teil von einer Ofenmuffel 3 gebildet, deren unterer Teil Za in die Brennkammer ragt und diese in
einen Abwärtsströmteil 2a und einen außenliegenden Raum 2b unterteilt. Die Ofenmuffel ist dabei auf Stützen
4 gelagert, von denen in der Zeichnung jedoch nur eine dargestellt ist. Der außenliegende Rajm 2b steht mit
dem Abzugsraum 5 für die Rauchgase in Verbindung, die als ringförmige Kammer, den zentralen Schacht 1
umschließend, ausgebildet ist.
In den Schacht 1 ragt von oben ein zentraigeführtes Rohr 6 hinein, das sich in seinem unteren Ende zu einem
konischen Teil 7 erweitert. Dieses Teil 7 dient zum Stauen der im oberen und mittleren Teil des zentralen
Schachtes befindlichen Abfallmaterialien. Es ist zugleich so gestaltet, daß sich zwischen ihm und der Wandung
der Ofenmuffel 3 eine Engstelle in Form eines ringförmiges Spaltes bildet. Die Querschnittsöffnungen
dieses Spaltes sind so bemessen, daß nur Teile einer vorgesehenen Partikelgröße — Ascheteile oder Koksteile
— hindurchgelangen. Im Teil 7 ist ferner ein Kegel 8 so angebracht, daß er mit dem Teil 7 an dessen
unterem Ende Schlitze bildet, durch die hindurch die über das Rohr 6 zugeführte Frischluft in den
Abwärtsströmteil 2a der Brennkammer gelangt. Gegebenenfalls kann über das Rohr 6 auch Brenngas der
Engstelle zugeführt werden. Zur Zufuhr von Frischluft in die Abfallsäule oberhalb der Engstelle sind weitere
Rohre 9 entlang der Innenwandung des Schachtes 1 sowie ein koaxial das Rohr 6 umschließendes Rohr 10
vorgesehen. Auch diese Rohre 9 und 10 sind an eine externe Brenngaszuführung oder auch an eine wasserdampfzuführende
Leitung anschließbar. Das Rohr 10 ist ferner drehbar gelagert und mittels eines Antriebs 1 i
drehbar. Da an ihm außerdem stabförmige Teile 12 angebracht sind, ist es durch Drehen des Rohres Yl
somit möglich, das in der Abfallsäule befindliche Material in Bewegung zu bringen und dadurch
umzuschichten.
Während des Betriebes des Verbrennungsofens wird
das Abfallmaterial über eine Beschickungsbox 13 in den zentralen Schacht 1 etwa bis zu einer Höhe, die der in
der Zeichnung angegebenen Markierung entspricht, eingefüllt. Im oberen und mittleren Teil des Schachtes 1
werden die Abfälle durch die vom Abzugsraum 5 in die
Abfallsäule dringende Wärme getrocknet und entgast. Durch die durch die Rohre 9 und 10 /ugcführtc
Frischluft findet in dem Bereich direkt oberhalb der Fngsidle in dem dort befindlichen Glutbett eine
Volumenverminderung des Abfallmaterials durch Vcr- -, gasung und eine Zerkleinerung des Materials infolge
von Versprödung statt. An der Engstelle selbst werden die vergasten Abfälle unter Zuführung von Frischluft
über das Rohr 6 verbrannt und die Rückstände geschmolzen. Auf den Boden der Brennkamme' to
fallende Ascheteile oder Koksteile werden am Boden der Brennkammer durch die nach unten strömenden
heißen brennenden Gase ausgebrannt und die Rückstände ebenfalls geschmolzen. Die Schmelze gelangt
sodann durch den Ablauf 14 im Boden der Brennkammer in einen zur Aufnahme der Schmelze vorgesehenen
Behälter 15, der mit Wasser gefüllt ist. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, den Boden der
Rrrnnkammer als abklappbaren Behälter auszubilden, in dem die Schmelze aufgefangen und über eine gewisse
Zeit aufbewahrt wird.
Durch Frischiuftzuführungen 16 im unteren Teil der Brennkammer wird weitere Frischluft zur vollständigen
Verbrennung der Abgase zugeführt und zugleich eine Abkühlung der Abgase erzielt. Diese werden sodann in
den Ah/.ugsraum 5 und von hier über Filier 17 zur
Abgasleitung 18 weitergeleitet. In den Rauchgasen schwebend mitgeführte Feststoffanteile werden dabei
an den Filtern abgelagert und hier durch den in den heißen Gasen noch vorhandenen Sauerstoff ebenfalls
ausgebrannt. Die Filter bestehen aus Keramik-Kochplatten mit in Richtung der ankommenden Gase
angeordneten Matten aus keramischen Fasern.
Mit einem Verbrennungsofen der vorstehend beschriebenen Art wurden Abfälle mit einem Heizwert
von etwa 3000 Kcal/kg verbrannt. Der Hauptanteil des Abfallmaterials bestand aus Papier und Kunststoff.
Weitere Anteile bildeten feuchtes Laub. Tierkadaver sowie Inertstoffe wie Konservenbüchsen und Glasflaschen.
Der Ofen arbeitete mit einem Durchsatz von 100 kg Abfall pro Stunde. Der Rückstand wurde als
Schmelze erhalten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verbrennungsofen für Abfälle mit einem zentralen Schacht zur Aufnahme der Abfälle, einer
unterhalb des Schachtes angeordneten Brennkammer, wobei der Übergang zwischen dem zentralen
Schacht und der Brennkammer als Engstelle derart ausgebildet ist, daß die Abfälle zur Trocknung und
Entgasung oberhalb der Engstelle im zentralen Schacht verbleiben, wobei Frischluftzuführungen im
unteren Teil des Schachtes oberhalb der Engstelle sowie an der Engstelle münden und wobei die in der
Brennkammer gebildeten Rauchgase über Austrittsöffnungen im Abzugsraum der Brennkammer zu
einem Rauchabzug geführt sind, wobei die Engstelle derart ausgebildet ist, daß die aus dem Schacht nach
unten abgezogenen Gase durch die Engstelle in die einen verschlossenen Boden aufweisende Brennkammer
geführt werden, wobei ferner der Abzugsraum so ausgebildet ist,daß erden zentralen Schacht
umschließt und wobei in dem Schacht eine Einrichtung zur Bewegung der Abfälle vorgesehen
ist, gemäß Patent 26 04 409, dadurch gekennzeichnet,
daß unterhalb der Übergangsstelle zwischen dem zentralen Schacht (1) und der
Brennkammer (2) eine Leitvorrichtung vorgesehen ist, die als Zwischenwand (3a) von der Übergangsstelle
ausgehend so ausgebildet ist, daß die Brennkammer in einen innenliegenden Abwärtsströmteil
(2a) und einen außenliegenden, zugleich den unteren Teil des Abzugsraumes (5) bildenden
Raum (2Zj^ unterteilt ist, daß ein Abzug für
schmelzende Schlacke vorhanden ist und daß weitere Frischluftzuführungen (I ή im Bereich des
unteren Teils des Abzugsraumes münden.
2. Verbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abzug der schmelzenden
Schlacke im Boden der Brennkammer (2) ein Ablauf (14) für die Schmelze vorgesehen ist.
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